Эксплуатация силовых трансформаторов

Силовые трансформаторы - неотъемлемые элементы энергосистемы. Данные элементы выполняют очень важную функцию - они преобразуют электроэнергию из одного значения напряжение в другое значение, необходимое для дальнейшей передачи энергии или для питания конечных потребителей.

Важнейшей задачей энергетики является поддержание нормального и бесперебойного режима работы оборудования, в том числе и силовых трансформаторов, который может быть обеспечен только при правильной его эксплуатации. В данной статье рассмотрим особенности эксплуатации силовых трансформаторов.

К распределительному трансформатору как к основному и важнейшему элементу подстанции условиями эксплуатации диктуется соблюдение исключительно высоких требований по обеспечению основных технических и эксплуатационных характеристик, соответствию в режиме эксплуатации современным требованиям экологии, отсутствию вредных выделений при авариях и предупреждению разлива электроизоляционной жидкости.

Требования к установке силовых трансформаторов

Прежде всего, следует отметить, что правильная и безаварийная эксплуатация силовых трансформаторов возможна только при соблюдении требований при его установке.

Трансформаторы, конструктивно имеющие газовую защиту, должны устанавливаться на фундамент оборудования под небольшим уклоном таким образом, чтобы верхняя крышка трансформатора поднималась в сторону газового реле на 1-1,5%, а маслопровод к расширителю на 2-4 %. Трансформаторы номинальной мощностью до 1000 кВА, как правило, не комплектуются газовой защитой, поэтому они устанавливаются без уклона.

Наиболее важным условием правильной эксплуатации силового трансформатора является соблюдение нормированного температурного режима при его работе. Поэтому очень важно выполнить все требования завода-изготовителя относительно установки трансформатора.

Основная задача в данном случае – обеспечить нормальную работу трансформатора под нагрузкой с учетом возможных изменений температуры окружающей среды.

Температурный режим работы трансформатора

Работа трансформатора в нормальном температурном режиме обеспечивается, прежде всего, предусмотренной конструктивно системой охлаждения. Соответственно нормальная эксплуатация силового трансформатора возможна только при условии исправности и эффективной работы системы охлаждения.

Если трансформатор устанавливается в закрытой камере, то помимо штатной системы охлаждения должна быть обеспечена эффективная вентиляция в помещении. Для трансформаторов небольшой мощности, как правило, ограничиваются естественной вентиляцией.

В зависимости от местных условий, характеристик работы силового трансформатора и его мощности, может быть предусмотрено наличие принудительной приточно-вытяжной вентиляции. Эффективность охлаждения трансформатора определяется по разнице температур приточного и отводимого воздуха – она не должна превышать 15 град.

Отвод тепла от обмоток масляных трансформаторов обеспечивается при помощи трансформаторного масла, в которое помещены обмотки данного элемента оборудования.

Во избежание повреждения обмоток в процессе эксплуатации должен быть соблюден требуемый уровень масла в баке трансформатора. Поэтому эксплуатация трансформатора предусматривает контроль уровня масла в расширителе бака трансформатора.

Уровень масла должен находиться в пределах допустимых границ и примерно соответствовать температуре окружающей среды с учетом текущей нагрузки на трансформаторе.

Также на трансформаторах устанавливаются термометры или датчики температуры, посредством которых осуществляется контроль над температурой верхних слоев масла трансформатора, которая должна соответствовать требованиям, предъявляемым к той или иной системе охлаждения.

Нагрузочный режим работы трансформатора

Контроль нагрузочного режима – одна из важнейших задач при эксплуатации силового трансформатора. Ток нагрузки каждой из обмоток трансформатора не должен превышать номинальное значение.

Допускаются незначительные перегрузки, величина и продолжительность которых зависит от множества факторов – эти данные указываются в документации по эксплуатации.

Продолжительная перегрузка трансформаторов выше допустимых норм негативно сказывается на сроке эксплуатации трансформатора. Поэтому в случае нехватки мощности трансформатор должен быть заменен на более мощный, который будет соответствовать текущим потребностям потребителей.

В случае сезонных перепадов нагрузок при нехватке мощности вариантом решения проблемы будет установка дополнительного трансформатора, который при необходимости включается в параллельную работу. Включать на параллельную работу трансформаторы можно только при соблюдении нескольких условий:

• равенство групп соединения обмоток;

• соотношение номинальных мощностей трансформаторов не более 1 к 3;

• равенство номинальных напряжений (допускается 0,5% разницы между коэффициентами трансформации);

• равенство напряжения короткого замыкания (допускается отклонение 10%);

• соблюдение фазировки при соединении обмоток.

Пожарная безопасность при эксплуатации силовых трансформаторов

Силовые трансформаторы – это оборудование повышенной пожарной опасности. Поэтому в процессе эксплуатации силовых трансформаторов необходимо строго соблюдать правила пожарной безопасности.

В закрытой камере или на территории открытого распределительного устройства, где установлен трансформатор, должны быть в наличии необходимые средства пожаротушения – ящики с песком, огнетушители.

Для трансформаторов большой мощности монтируются специальные автоматические установки для тушения пожара. В данном случае эксплуатация трансформаторов предусматривает периодические проверки работоспособности и техническое обслуживание данных установок.

Для трансформаторов с большим объемом трансформаторного масла во избежание растекания масла в случае нарушения герметичности бака устанавливаются специальные маслоприемники, которые связаны трубопроводами с резервуаром-маслосборником. В случае повреждения трансформатора весь объем масла попадет в маслосборник.

На энергетических объектах особое внимание уделяется подготовке обслуживающего персонала в вопросах пожарной безопасности: организуется обучение, периодическая проверка знаний правил пожарной безопасности, проводятся противопожарные тренировки, разрабатываются специальные схемы пожаротушения с учетом местных условий.

Защита силовых трансформаторов

Эксплуатация силовых трансформаторов в пределах заявленного срока службы обеспечивается благодаря наличию защитных устройств, основная задача которых - защита трансформаторов от нежелательных перегрузок и внутренних повреждений.

Поэтому эксплуатация трансформаторов также включает в себя своевременную проверку и техническое обслуживание элементов релейной защиты и автоматики трансформатора.

Среди многочисленных задач рабочей (функциональной) диагностики трансформаторного оборудования (диагностики без отключения) отдельно стоит задача «быстрой» диагностики — оценки состояния трансформатора в течение временного интервала, соизмеримого со временем развития дефектов типа замыканий в обмотках.

Разработка такого рода методов весьма актуальна вследствие недостаточного удовлетворения потребностей практики существующей контрольно-измерительной аппаратурой.

Использование измерений напряженности электрического поля для контроля качества изоляции электрооборудовнаия

Силовой трансформатор - наиболее ответственный и дорогостоящий аппарат подстанций.В процессе эксплуатации на изоляцию трансформаторов воздействуют как грозовые, так и внутренние перенапряжения, которые могут привести к повреждению его изоляции.

Поэтому контроль качества изоляции, обнаружение ее пробоев от перенапряжений, возникших в процессе эксплуатации трансформаторов, являются важными проблемами, решение которых позволит в значительной степени повысить надежность электрооборудования.

Используя измерения напряженности электростатического поля на выводах высоковольтных трансформаторов, основанные на определении наведенных зарядов измерительного зонда, помещенного в электрическое поле, можно давать оценки надежности исследуемого высоковольтного оборудования.

Измеритель напряженности состоит из чувствительного зонда и измерительной аппаратуры. Зонд является конструкцией с чувствительными электродами, попарно и симметрично расположенными по осям системы координат, соответствующей исследуемому полю.

Распределение напряженности, а не потенциала, должно быть основным инструментом определения качества изделия, запаса его электрической прочности.

Распределения нормальной и тангенциальной составляющих напряженности поля по поверхности трансформатора отражают качество изделия. Кроме того на интервале наблюдается начало свечения короны. Это подтверждает, что область является слабым местом с точки зрения электрической прочности и источником радиопомех.

Как осуществляется эксплуатация силовых трансформаторов на энергетических объектах

Для обеспечения бесперебойной и продолжительной работы эксплуатация силовых трансформаторов на подстанциях включает в себя следующие мероприятия:

• проведение периодических осмотров оборудования;

• проведение плановых текущих и капитальных ремонтов;

• устранение неисправностей после аварийных ситуаций.

Периодичность осмотров трансформаторов зависит от типа электроустановки. В электроустановках с постоянным дежурством оперативного персонала осмотр осуществляется один раз в сутки, без постоянного персонала - не менее одного раза в месяц, а осмотр трансформаторов в распределительных пунктах - один раз в 6 месяцев.

В зависимости от условий работы трансформатора, в частности нагрузочного режима, температуры окружающей среды, а также технического состояния элемента оборудования в целом периодичность осмотров может быть изменена.

В случае возникновения аварийных ситуаций, после срабатывания защит или резкого изменения температуры окружающей среды производятся внеочередные осмотры трансформатора.

Осмотры трансформаторов производятся без их отключения. При осмотре силового трансформатора проверяются:

• показания датчиков температуры, уровень масла в расширителе и соответствие этих данных среднесуточной температуре окружающей среды с учетом величины нагрузки силового трансформатора;

• отсутствие посторонних потрескиваний внутри бака трансформатора, шумов, не характерных для нормальной работы трансформатора;

• целостность заземляющего проводника (шины);

• целостность и отсутствие загрязнений изоляторов вводов, давление масла и отсутствие течи на герметичных вводах;

• состояние ошиновки и контактных соединений, отсутствие их нагрева;

• отсутствие течи масла на баке трансформатора, трубопроводах и других элементах конструкции;

• состояние сигнального силикагеля в воздухоосушителе;

• исправность и правильную работу маслоочистного оборудования, охлаждающих устройств;

• при наличии РПН – соответствие положения РПН на приводе, расположенном на трансформаторе и на указателе, находящемся на панели защит, управления и автоматики;

• также на панели защит проверяются показания приборов – ток нагрузки и уровни напряжения по каждой из сторон, отсутствие посторонних сигналов защит и автоматики, соответствие положений переключающих устройств нормальной схеме работы оборудования.

Эксплуатация трансформаторов также включает в себя контроль над уровнями напряжений у потребителя. В случае отклонения напряжений за пределы допустимых значений осуществляется регулировка напряжения посредством переключений ответвлений обмоток устройствами ПБВ или РПН.

Андрей Повный